煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化問題研究

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化問題研究摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場煤炭需求量逐年增加，礦井生產(chǎn)規(guī)模也在逐漸擴大，這就要求通風(fēng)、運輸、排水等系統(tǒng)能力必須隨之增加，以滿足安全生產(chǎn)的需要。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它對礦井的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、防災(zāi)抗災(zāi)能力和礦井的經(jīng)濟(jì)效益有著重大的影響。礦井通風(fēng)系統(tǒng)由多個要素組成，各要素之間存在著有機的聯(lián)系，彼此又相互影響。為使礦井通風(fēng)系統(tǒng)整體最優(yōu)，必須使各要素之間相互協(xié)調(diào)，而要使其高度協(xié)調(diào)，必須首先對通風(fēng)系統(tǒng)運行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出存在的問題，以尋求改進(jìn)途徑。為制定現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的科學(xué)管理方案和選擇通風(fēng)系統(tǒng)改造方案提供依據(jù)。因此，本論文針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，對其如何優(yōu)化的問題進(jìn)行了研究，采取有效措施，不斷提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性、可靠性，保證煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效的安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化問題研究前言礦井通風(fēng)系統(tǒng)是保障礦井安全生產(chǎn)的根本，瓦斯、煤塵、火災(zāi)的防治都是建立在通風(fēng)系統(tǒng)管理之上的。然而，隨著礦井生產(chǎn)的進(jìn)行，回采范圍的擴大，通風(fēng)路線的加長、通風(fēng)阻力的增大，礦井通風(fēng)系統(tǒng)不斷變化，原有的通風(fēng)系統(tǒng)和裝置會出現(xiàn)不能適應(yīng)礦井安全生產(chǎn)需要的情況。因此，定期對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行測定和優(yōu)化改造，保障井下通風(fēng)系統(tǒng)的暢通和礦井通風(fēng)能力，保障生產(chǎn)能力擴大和采掘區(qū)域延伸帶來通風(fēng)需求得以滿足，是礦井通風(fēng)工作的重要一環(huán)。所以，針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，采取有效措施，提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全和可靠性，才能有效地減少甚至杜絕礦井的瓦斯事故和其他類事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)安全、健康、持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展。目錄TOC\o"1-3"\u前言 2一、當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題 51、主要通風(fēng)機的運行效率低 52、通風(fēng)阻力大且分布不合理 53、風(fēng)量不足 64、風(fēng)量調(diào)節(jié)方法欠妥 65、漏風(fēng)多 66、惡性調(diào)節(jié) 6二、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化問題研究 81、主要通風(fēng)機的合理選型 82、更換電機 83、建立合理的通風(fēng)系統(tǒng) 94、改造反風(fēng)設(shè)施及防爆蓋 95、主要通風(fēng)機附屬裝置的改造 96、建立合理的風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 107、準(zhǔn)確測量和計算礦井實際風(fēng)阻和風(fēng)量 108、正確調(diào)節(jié)礦井風(fēng)量 119、加強礦井通風(fēng)系統(tǒng)的管理 1110、對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行正確的評價 11三、結(jié)語 13參考文獻(xiàn) 14一、當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題礦井通風(fēng)系統(tǒng)由多個要素組成，各要素之間存在著有機的聯(lián)系，彼此又相互影響。為使礦井通風(fēng)系統(tǒng)整體最優(yōu)，必須使各要素之間相互協(xié)調(diào)，而要使其高度協(xié)調(diào)，必須首先對通風(fēng)系統(tǒng)運行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出存在的問題，以尋求改進(jìn)途徑。為制定現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的科學(xué)管理方案和選擇通風(fēng)系統(tǒng)改造方案提供依據(jù)。1、主要通風(fēng)機的運行效率低由于選用的設(shè)備本身效率不高，或者風(fēng)機性能與礦井通風(fēng)阻力狀況匹配程度較差，風(fēng)機工作效率普遍偏低(低于50％一60％)，這造成了電能的無謂消耗。2、通風(fēng)阻力大且分布不合理造成回風(fēng)巷通風(fēng)阻力過大的原因是：風(fēng)量大而通風(fēng)斷面小，堆積物多，風(fēng)速過大等。在系統(tǒng)設(shè)計中可能忽視了局部阻力的影響，因而在實際運行中對產(chǎn)生局部阻力的地點(斷面突然擴大或縮小、巷道轉(zhuǎn)彎、分岔、冒頂、倒棚、片幫。通風(fēng)設(shè)施拆除不徹底及煤、泥堵塞等)沒有采取必要的措施。致使局部阻力增大。這種大阻力礦井回風(fēng)段的通風(fēng)阻力占總阻力的60%-80%。整個礦井有效通風(fēng)斷面過小、風(fēng)速過大、拐彎過急過多。這種高阻力礦井必須配備大功率通風(fēng)機，使得通風(fēng)機耗電量占原煤開采耗電量的50％以上，這樣便造成礦井通風(fēng)設(shè)置的不合理。3、風(fēng)量不足有的礦井由于全礦或采掘面供風(fēng)置不足、或風(fēng)流串聯(lián)次數(shù)多，往往造成某些地點瓦斯聚集、礦塵濃度超標(biāo)，直接威脅著生產(chǎn)的安全。尤其是中小型煤礦，風(fēng)量不足或串聯(lián)次數(shù)過多的礦井情況尤其嚴(yán)重。保障重點位置的有效供風(fēng)．減少漏風(fēng)，是使通風(fēng)系統(tǒng)有效性的表現(xiàn)之一，也是防止瓦斯積累、保證安全生產(chǎn)的重要措施。將足夠的、符合質(zhì)量要求的風(fēng)量送往用風(fēng)地點，漏風(fēng)少、有效風(fēng)量率高，是通風(fēng)系統(tǒng)有效性表現(xiàn)之一，也是保證礦井安全生產(chǎn)的主要措施?？墒怯械牡V井外部漏風(fēng)或內(nèi)部漏風(fēng)較大，導(dǎo)致有效風(fēng)量率低。4、風(fēng)量調(diào)節(jié)方法欠妥有的礦井在投產(chǎn)初期，由于主要通風(fēng)機能力過剩，就采用下放閘門的方法減少礦井進(jìn)風(fēng)量。這種調(diào)風(fēng)方法簡便易行，對離心式風(fēng)機也能節(jié)省一部分電能。但比采用調(diào)小風(fēng)機能力(如降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速或用小能力電機)的方法還是多消耗了不少電能，降低了通風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。5、漏風(fēng)多將足夠的、符合質(zhì)量要求的風(fēng)量送往用風(fēng)地點，漏風(fēng)少、有效風(fēng)量率高，是通風(fēng)系統(tǒng)有效性表現(xiàn)之一。6、惡性調(diào)節(jié)很多系統(tǒng)采用增阻調(diào)節(jié)方式，容易導(dǎo)致礦井總風(fēng)量減少，需要增加風(fēng)量的采區(qū)風(fēng)量增加不上去，為此把調(diào)節(jié)風(fēng)窗的面積任意縮小，幾乎把巷道堵塞，造成惡性調(diào)節(jié)。另外。一些煤礦的通風(fēng)設(shè)施設(shè)置不合理，質(zhì)量較差。如：應(yīng)該構(gòu)筑密閉的地方不構(gòu)筑。而用風(fēng)門代替，使風(fēng)門數(shù)量增多。有的風(fēng)門設(shè)在主要進(jìn)、回風(fēng)巷之間，兩邊的壓差大，漏風(fēng)嚴(yán)重?？傊?，礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理與否，對礦井安全生產(chǎn)會產(chǎn)生長遠(yuǎn)的影響。二、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化問題研究礦井通風(fēng)系統(tǒng)必須系統(tǒng)簡單，運行可靠，穩(wěn)定性高，有足夠的新風(fēng)達(dá)到用風(fēng)地點，有效風(fēng)量率高，通風(fēng)阻力分布合理，易于調(diào)節(jié)，用風(fēng)地點獨立通風(fēng)。限制串聯(lián)通風(fēng)，工作面不處于角聯(lián)風(fēng)路。只要滿足這些要求，就能做到安全生產(chǎn)，才能避免因通風(fēng)產(chǎn)生的各種事故的發(fā)生。1、主要通風(fēng)機的合理選型為了保證主要通風(fēng)機的經(jīng)濟(jì)運行，首先風(fēng)機選型必須合理。近幾年，無論是新礦井設(shè)計還是礦井改擴建，不少煤礦都注意選用一些高效風(fēng)機，以保證新投入的風(fēng)機高效節(jié)能。通風(fēng)機是礦井通風(fēng)系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)，選擇合適的通風(fēng)機可以保證所選擇的通風(fēng)機滿足礦井通風(fēng)要求，并且通風(fēng)機運轉(zhuǎn)軸功率最小，節(jié)約能源，降低礦井生產(chǎn)的運轉(zhuǎn)費用。2、更換電機礦井設(shè)計時，豐要通風(fēng)機及電機設(shè)備都是按達(dá)產(chǎn)后通風(fēng)容易時期和困難時期最大需風(fēng)量、負(fù)壓選型的。而投產(chǎn)初期生產(chǎn)范圍小，產(chǎn)量低，有的礦井受地質(zhì)條件限制影響，實際產(chǎn)量與設(shè)計產(chǎn)量相差較大，因此，可根據(jù)各礦實際要求分別采取更換低轉(zhuǎn)速、小功率的電機方法，提高電機負(fù)荷率，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運行。3、建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)礦井合理的通風(fēng)系統(tǒng)，是保證主要通風(fēng)機經(jīng)濟(jì)運行的重要條件。為降低礦井通風(fēng)阻力，必須對全礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面調(diào)查和阻力測定，在關(guān)鍵分支上進(jìn)行降阻。降低通風(fēng)阻力的途徑有以下幾種方法：擴大巷道斷面；降低巷道局部阻力；開掘新井巷，縮短通風(fēng)長度；增加并聯(lián)風(fēng)路；調(diào)整采掘布局，實現(xiàn)均衡生產(chǎn)。4、改造反風(fēng)設(shè)施及防爆蓋反風(fēng)系統(tǒng)的一些閘門不嚴(yán)密、不到位，風(fēng)井口或防爆蓋不嚴(yán)密，以及由于地表裂隙，造成主要通風(fēng)機裝置常年外部漏風(fēng)，造成無謂的電能消耗。要采用堵漏處理，提高主要通風(fēng)機的工作效率，為節(jié)約主要通風(fēng)機的能耗，盡可能將反風(fēng)設(shè)施及防爆蓋的漏風(fēng)降到最低限度，合理調(diào)整閘門鋼絲繩的長度，使閘門均能到位。5、主要通風(fēng)機附屬裝置的改造主要通風(fēng)機的附屬裝置是通風(fēng)機裝置的重要組成部分，它包括風(fēng)硐、擴散器和反風(fēng)設(shè)施等等。附屬裝置的結(jié)構(gòu)是否合理，施工質(zhì)量的好壞，直接影響通風(fēng)機的裝置效率和節(jié)能效益。(1)改造擴散器(2)改造風(fēng)硐在進(jìn)行新礦井的風(fēng)硐設(shè)計和老礦井不合理的風(fēng)硐改造要特別注意以下幾個方面：①要保證風(fēng)硐的斷匝，使風(fēng)硐的風(fēng)速保持在10～15m／s以內(nèi)。風(fēng)硐的斷面形狀應(yīng)盡可能采用圓形和半圓形，風(fēng)硐的表面應(yīng)采用水泥沙漿抹面，保持表匝的光潔度，以減少摩擦阻力系數(shù)。②在風(fēng)硐布置形式上，應(yīng)采用單一斜上式的，直接與井筒相連，盡量減少轉(zhuǎn)彎數(shù)，風(fēng)硐與風(fēng)井聯(lián)接處的聯(lián)接角要求小于或等于60度，其聯(lián)接處的內(nèi)外轉(zhuǎn)角應(yīng)圓滑，特別是內(nèi)轉(zhuǎn)角，應(yīng)抹成雙曲線形，則局部阻力更小。③風(fēng)硐中應(yīng)清除障礙物，保持風(fēng)道暢通，使風(fēng)硐的總阻力小于200Pa，并且小于全礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力的lO％。(3)對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，對設(shè)施進(jìn)行調(diào)整，及時修理、大門改小門等，減小礦井內(nèi)部漏風(fēng)率，增加礦井有效風(fēng)量。6、建立合理的風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理的風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)能使主要通風(fēng)機與礦井風(fēng)網(wǎng)最佳匹配，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，并且能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。礦井風(fēng)網(wǎng)機構(gòu)優(yōu)化問題具體包括以下三個主要方面的內(nèi)容：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的優(yōu)化，確定礦井各調(diào)節(jié)設(shè)施最佳位置，以使得礦井通風(fēng)總功率為最?。伙L(fēng)道斷面的優(yōu)化；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化應(yīng)較多采用并聯(lián)巷道通風(fēng)，減少角聯(lián)，縮短通風(fēng)流程。7、準(zhǔn)確測量和計算礦井實際風(fēng)阻和風(fēng)量礦井通風(fēng)阻力測定是通風(fēng)安全技術(shù)工作的一項重要內(nèi)容，通過該項工作可以了解系統(tǒng)中阻力分布情況，提供實際的井巷通風(fēng)阻力系數(shù)和風(fēng)阻值，使通風(fēng)設(shè)計與計算更切合實際。在礦井通風(fēng)阻力測定過程中，因多種干擾因素的影響，使測定值存在一定誤差，如果測定方法選擇得當(dāng)，可以較大提高測定精度，并能給測定工作帶來方便。8、正確調(diào)節(jié)礦井風(fēng)量風(fēng)量調(diào)節(jié)又是礦井通風(fēng)技術(shù)管理的重要一環(huán)。風(fēng)量調(diào)節(jié)效果的好壞，取決于風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)施布置的位置，調(diào)節(jié)參數(shù)的大小及調(diào)節(jié)設(shè)施數(shù)目的合理性。礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整包括一翼系統(tǒng)調(diào)整和采區(qū)系統(tǒng)調(diào)整兩部分，通過控制采區(qū)總刨風(fēng)量及各采掘工作面風(fēng)量，使風(fēng)量分配合理，從而保證各用風(fēng)地點特別是新投產(chǎn)采掘工作面的風(fēng)量。調(diào)整風(fēng)量常用局部增阻，減壓減漏，改變通風(fēng)方式等方法。9、加強礦井通風(fēng)系統(tǒng)的管理有效的搞好局部通風(fēng)管理，能合理使用局部通風(fēng)機為井下提供足夠的新鮮風(fēng)流；能改善井下作業(yè)環(huán)境；能降低通風(fēng)電耗；能保障和促進(jìn)安全生產(chǎn)順利進(jìn)行。要加強安全技術(shù)培訓(xùn)，提高全員局部通風(fēng)安全意識；建立健全通風(fēng)安全管理制度，提高通風(fēng)管理水平；依靠科技進(jìn)步，搞好通風(fēng)管理。10、對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行正確的評價煤礦井下煤炭自燃、瓦斯、粉塵、有害氣體的中毒和窒息等災(zāi)害事故所占比例較高，危害較大，其主要原因是礦井通風(fēng)系統(tǒng)不完善。所以，要利用合適的安全性能評級方法對礦井的安全性能進(jìn)行全方位的評價，進(jìn)而努力提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，以增強對事故的防范和抗御能力。目前，國內(nèi)外在礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方面常采用模糊綜合評價法、灰色系統(tǒng)評價法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。我們應(yīng)該應(yīng)用這些方法評價出來的函數(shù)值和各項指標(biāo)改進(jìn)礦井的通風(fēng)狀況，更好的保障礦井的安全生產(chǎn)。三、結(jié)語礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系